Genetiniai tyrimai: indikacijos, metodai

Pastaraisiais metais buvo stebimas paveldimų ligų dalies padidėjimas bendroje ligų struktūroje. Šiuo atžvilgiu didėja genetinių tyrimų vaidmuo praktinėje medicinoje. Be žinios apie medicinos genetiką neįmanoma veiksmingai diagnozuoti, gydyti ir išvengti paveldimų ir įgimtų ligų.

Paveldimas polinkis yra būdingas beveik visoms ligoms, tačiau jo laipsnis labai skiriasi. Jei atsižvelgsime į paveldimų veiksnių vaidmenį atsirandant įvairioms ligoms, galime išskirti šias jų grupes.

• Ligos, kurių kilmę visiškai lemia genetiniai veiksniai (patologinio geno ekspozicija); Į šią grupę įeina monogeninės ligos, kurių paveldėjimui taikomos pagrindinės Mendelio įstatymų taisyklės (mendelirovannye ligos), o išorinės aplinkos poveikis gali paveikti tik tam tikrų patologinio proceso apraiškų intensyvumą (jo simptomus).
• Ligos, kurių atsiradimą lemia daugiausia išorinės aplinkos įtaka (infekcijos, sužalojimai ir kt.); paveldimumas gali paveikti tik tam tikras kiekybines organizmo reakcijos savybes, nustatyti patologinio proceso ypatumus.
• Ligos, kurių paveldimumas yra priežastinis veiksnys, tačiau tam tikros išorinės aplinkos apraiškos yra būtinos jo pasireiškimui, jų paveldėjimui netaikomi Mendelio įstatymai (ne menstruacinės ligos); Jie vadinami daugiakalbiais.

Paveldimos ligos

Kiekvieno asmens vystymasis yra genetinių ir aplinkos veiksnių sąveikos rezultatas. Tręšimo metu sukuriamas žmogaus genų rinkinys, o kartu su aplinkos veiksniais nustatomos vystymosi ypatybės. Kūno genas organizme vadinamas genomu. Bendras genomas yra labai stabilus, tačiau kintant aplinkos sąlygoms gali būti pokyčių - mutacijos.

Pagrindiniai paveldimumo vienetai yra genai (DNR molekulės dalys). Paveldimos informacijos perdavimo mechanizmas grindžiamas DNR gebėjimu pasikartoti (kartoti). DNR turi genetinį kodą (sistemą, skirtą įrašyti informaciją apie aminorūgščių buvimą baltymuose, naudojant nukleotidų išdėstymo seką DNR ir pasiuntinio RNR), kuri lemia ląstelių vystymąsi ir metabolizmą. Genai yra chromosomose, ląstelių branduolio struktūriniuose elementuose, kuriuose yra DNR. Geno užimama vieta vadinama lokusu. Monogeninės ligos - monolokalinės, poligeninės ligos (daugiafunkcinės) - daugiafunkcinės.

Chromosomos (strypų formos, matomos šviesos mikroskopu ląstelių branduoliuose) susideda iš daugelio tūkstančių genų. Žmonėse kiekvienas somatinis, ty ne seksualinis, ląstelėje yra 46 chromosomos, atstovaujamos 23 poromis. Vienas iš porų - lytinių chromosomų (X ir Y) - lemia individo lytį. Moterų somatinių ląstelių branduoliuose vyrams yra dvi X chromosomos - viena X chromosoma ir viena Y chromosoma. Vyrų lytinės chromosomos yra heterologinės: X chromosoma yra didesnė, jame yra daug genų, atsakingų už lyties ir kitų kūno požymių nustatymą; Y chromosoma yra nedidelė, kitokia forma nei X chromosoma ir daugiausia genas lemia vyrų lytį. Ląstelės turi 22 porų autosomų. Žmogaus autosominės chromosomos skirstomos į 7 grupes: A (1, 2, 3 poros chromosomų), B (4, 5 poros), C (6, 7, 8, 9, 10,, 11, 12, ir X chromosomų, panašių į 6 ir 7 chromosomas, D (13, 14, 15 pora), E (16, 17, 18 pora) ), F (19, 20 poros), G (21, 22 ir Y chromosomos).

Genai yra tiesiai ties chromosomomis, ir kiekvienas genas užima griežtai apibrėžtą vietą (lokusą). Genai, užimantys homologinius lokus, vadinami aleliais. Kiekvienas žmogus turi du to paties geno alelius: vieną kiekvienos kiekvienos poros chromosomą, išskyrus daugumą genų X ir Y chromosomose vyrams. Tais atvejais, kai tie patys aleliai yra homologiniuose chromosomos regionuose, jie kalba apie homozigotiškumą, ir kai jie turi skirtingus to paties geno alelius, įprasta kalbėti apie šio geno heterozigozę. Jei genas (alelis) veikia, būdamas tik vienoje chromosomoje, tai vadinama dominuojančia. Recesyvinis genas pasireiškia tik tuo atveju, jei jis yra abiejuose chromosomų poros nariuose (arba vienoje X chromosomoje vyrams ar moterims, turinčioms X0 genotipą). Genas (ir jo atitinkamas bruožas) vadinamas X-susietu, jei jis yra X chromosomoje. Visi kiti genai vadinami autosominiais.

Skirti dominuojančią ir recesyvinę paveldą. Dominuojančio paveldėjimo atveju bruožas pasireiškia tiek homozigotinėse, tiek heterozigotinėse valstybėse. Recesyvinio paveldėjimo atveju fenotipinė (kūno išorinių ir vidinių savybių rinkinys) pasireiškia tik homozigotinėje būsenoje, kol nėra heterozigotiškumo. Taip pat įmanoma susieti dominuojančią ar recesyvinę paveldėjimo būdą; tokiu būdu paveldėti yra bruožai, susiję su genų, esančių lyties chromosomose.

Kai dominuojančios paveldimos ligos paprastai paveikia keletą tos pačios šeimos kartų. Recesyvinio paveldėjimo atveju, latentinė heterozigotinė nešančiojo geno nešiotojo būsena gali egzistuoti ilgą laiką šeimoje, todėl sergančius vaikus galima gimti iš sveikų tėvų arba netgi tose šeimose, kurioms ši liga nebuvo keleto kartų.

Paveldimos ligos yra paremtos genų mutacijomis. Mutacijų supratimas neįmanomas be šiuolaikinio sąvokos „genas“ supratimo. Šiuo metu genomas laikomas multigenominiu simbiotiniu statiniu, kurį sudaro privalomi ir neprivalomi elementai. Privalomų elementų pagrindą sudaro struktūriniai lokai (genai), kurių skaičius ir vieta genome yra gana pastovūs. Struktūriniai genai sudaro apie 10–15% genomo. Terminas „genas“ apima transkribuotą regioną: eksonus (faktinį koduojančią sritį) ir intronus (nekoduojantis regionas, atskiriantis eksonus); ir gretimų sekų - lyderis, prieš geno pradžią, ir uodegos neperspausdintas regionas. Neprivalomi elementai (85–90% viso genomo) yra DNR, neturinti informacijos apie baltymų aminorūgščių seką ir nėra griežtai reikalinga. Ši DNR gali dalyvauti reguliuojant genų ekspresiją, atlikti struktūrines funkcijas, padidinti homologinio poravimosi ir rekombinacijos tikslumą ir prisidėti prie sėkmingo DNR replikacijos. Dabar įrodyta, kad pasirenkamieji elementai dalyvauja paveldimame simbolių perdavime ir mutacinio kintamumo formavime. Tokia sudėtinga genomo struktūra lemia genų mutacijų įvairovę.

Plačiausia prasme, mutacija yra stabilus, paveldėtas DNR pokytis. Mutacijos gali būti susijusios su chromosomų struktūros pokyčiais, kurie matomi mikroskopijos metu: ištrynimas - chromosomos dalies praradimas; dubliavimasis - chromosomos srities dvigubinimas, įterpimas (inversija) - chromosomos regiono plyšimas, jo sukimas 180 ° ir pritvirtinimas prie plyšimo vietos; perkėlimas - vienos chromosomos dalies atskyrimas ir jo prijungimas prie kito. Tokios mutacijos turi didžiausią žalingą poveikį. Kitais atvejais mutacijos gali apimti vieno iš geno purino arba pirimidino nukleotidų pakeitimą (taškų mutacijos). Šios mutacijos apima: missense mutacijas (mutacijas su reikšmės pasikeitimu) - nukleotidų pakeitimą kodonuose su fenotipinėmis apraiškomis; nesąmonės mutacijos (beprasmiškos) - nukleotidų pakeitimai, kuriais suformuojami galiniai kodonai, todėl geno koduoto baltymo sintezė nutraukiama per anksti; splazavimo mutacijos yra nukleotidų pakaitalai egzonų ir intronų sankryžoje, kuri veda prie išplėstų baltymų molekulių sintezės.

Visai neseniai buvo nustatyta nauja mutacijų klasė - dinaminės mutacijos arba ekspansijos mutacijos, susijusios su trinukleotidų pakartojimų skaičiaus nestabilumu funkciniu požiūriu reikšmingose genų dalyse. Daugelis trinukleotidų pasikartojimų, lokalizuotų transkriptuose arba reguliuojamuose genų regionuose, pasižymi aukštu populiacijos kintamumo lygiu, kurio metu nepastebėta fenotipinių sutrikimų (ty liga nėra išsivystyta). Liga vystosi tik tada, kai pasikartojimų skaičius šiose vietose viršija tam tikrą kritinį lygį. Tokios mutacijos nėra paveldimos pagal Mendelio įstatymą.

Taigi paveldimos ligos yra liga, kurią sukelia ląstelės genomo pažeidimas, kuris gali paveikti visą genomą, atskiras chromosomas ir sukelti chromosomų ligas arba paveikti atskirus genus ir sukelti genų ligas.

Visos paveldimos ligos gali būti suskirstytos į tris dideles grupes:

• monogeninis;
• poligeninis arba daugiafunkcinis, kuriame sąveikauja kelių genų mutacijos ir ne genetiniai veiksniai;
• chromosomų anomalijų arba chromosomų struktūros ar skaičiaus sutrikimų.

Ligos, priklausančios pirmosioms dviem grupėms, dažnai vadinamos genetinėmis, o trečiosios - chromosomų ligomis.

[1], [2], [3], [4]

Paveldimų ligų klasifikacija

Chromosomų	Monogeninis	Daugiafunkcinis (poligeninis)
Lyties chromosomų skaičiaus anomalijos: - Šereshevskio-Turnerio sindromas; - Kleinfelterio sindromas; - Trisomijos X sindromas; - 47 sindromas, XYY Autosome: - Dauno sindromas; - Edvardo sindromas; - Patau sindromas; - dalinė trisomija 22 Struktūrinės chromosomų anomalijos: Kačių šauksmo sindromas; 4p ištrynimo sindromas; Kaimyninių genų mikrodeliono sindromai	Autosomno-dominuojantis: Marfano sindromas; von Willebrand liga; Anemija Minskskogo-Shophfara ir kt Autosominis recesyvas: - fenilketonurija; - galaktosemija; - cistinė fibrozė ir pan. X susietas recesyvas: A ir B hemofilija; Miopatija Dushena; Ir kiti X susietas dominuojantis: - vitamino D atsparūs raišai; - ruda spalva Dantų emaliai ir tt	CNS: kai kurios epilepsijos, šizofrenijos formos ir tt Širdies ir kraujagyslių sistema: reuma, hipertenzinė liga, aterosklerozė ir kt. Oda: atopinis dermatitas, psoriazė ir kt. Kvėpavimo sistema: bronchinė astma, alerginė alveolitas ir pan. Šlapimo sistema: urolitizė, enurezė ir kt. Virškinimo sistema: skrandžio opa, opinis kolitas ir kt.

Chromosomų ligas gali sukelti kiekybinės chromosomų anomalijos (genominės mutacijos), taip pat struktūrinės chromosomų anomalijos (chromosomų aberacijos). Klinikiniu požiūriu beveik visos chromosomų ligos pasireiškia kaip pažeista intelektinė raida ir daugybės įgimtų apsigimimų, dažnai nesuderinamų su gyvenimu.

Monogeninės ligos atsiranda dėl žalos atskiriems genams. Dauguma paveldimų medžiagų apykaitos ligų (fenilketonurija, galaktosemija, mukopolisacharidozės, cistinė fibrozė, adrenogenitalinis sindromas, glikogenozė ir kt.) Priklauso monogeninėms ligoms. Monogeninės ligos paveldimos pagal Mendelio įstatymus ir gali būti suskirstytos į autosominę dominuojančią, autosominę recesyvinę ir susietos su X chromosoma pagal paveldėjimo tipą.

Daugiafunkcinės ligos yra poligeninės, todėl jų vystymuisi reikia tam tikrų aplinkos veiksnių. Dažniausi daugiafunkcinių ligų simptomai yra tokie.

• Didelis gyventojų skaičius.
• Išreikštas klinikinis polimorfizmas.
• Klinikinių simptomų ir artimųjų klinikinių apraiškų panašumas.
• Amžiaus ir lyties skirtumai.
• Ankstyvesnis klinikinių apraiškų pasireiškimas ir kai kurie jų sustiprinimai žemyn.
• Kintamasis vaistų terapinis veiksmingumas.
• Klinikinių ir kitų ligos apraiškų panašumas artimoje šeimoje ir probandoje (paveldėjimo koeficientas daugiafunkcinėms ligoms viršija 50-60%).
• Paveldėjimo įstatymų nenuoseklumas prie Mendelio įstatymų.

Klinikinėje praktikoje svarbu suprasti sąvokos „įgimtos anomalijos“ esmę, kuri gali būti viena ar kelios, paveldimos ar atsitiktinės. Paveldimos ligos negali būti siejamos su įgimtomis ligomis, kurios atsiranda kritinių embrionų atsiradimo laikotarpių metu, kai yra neigiamų aplinkos veiksnių (fizinių, cheminių, biologinių ir pan.) Ir nėra paveldimos. Tokios patologijos pavyzdys gali būti įgimtų širdies defektų, kuriuos dažnai sukelia patologinis poveikis širdies klojimo metu (I nėštumo trimestras), pavyzdžiui, virusinė infekcija, tropinė besivystančios širdies audiniams; vaisiaus alkoholio sindromas, nenormalus galūnių, ausų, inkstų, virškinamojo trakto vystymasis ir pan. Tokiais atvejais genetiniai veiksniai sudaro tik paveldimą polinkį ar padidėjusį jautrumą tam tikrų aplinkos veiksnių poveikiui. Pasak PSO, 2,5 proc. Visų naujagimių yra vystymosi sutrikimų; 1,5% jų sukelia nepageidaujamų išorinių veiksnių veikimas nėštumo metu, likusi dalis yra genetinė. Skirtumas tarp paveldimų ir įgimtų ligų, kurios nėra paveldėtos, turi didelę praktinę reikšmę numatant palikuonis konkrečioje šeimoje.

[5]

Paveldimų ligų diagnozavimo metodai

Šiuo metu praktinė medicina turi visą diagnostikos metodų arsenalą, leidžiantį nustatyti paveldimas ligas su tam tikra tikimybe. Šių metodų diagnostinis jautrumas ir specifiškumas yra skirtingi - kai kurie leidžia tik pasiūlyti ligos buvimą, kiti labai tiksliai nustato ligas, kurios yra ligos pagrindu, arba apibrėžti jo eigos savybes.

[6], [7], [8], [9]

Citogenetiniai metodai

Chromosomų ligų diagnozavimui naudojami citogenetiniai tyrimo metodai. Jie apima:

• lyties chromatino tyrimai - X- ir Y-chromatino nustatymas;
• kariotipų nustatymas (karyotipas - ląstelių chromosomų derinys) - chromosomų skaičiaus ir struktūros nustatymas, siekiant diagnozuoti chromosomų ligas (genomines mutacijas ir chromosomų aberacijas).

[10], [11], [12], [13],